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Academic Year: 2021/22

577 - Joint Program in Physics and Mathematics

39150 - High Energy Physics


Teaching Plan Information

Academic Year:
2021/22
Subject:
39150 - High Energy Physics
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
577 - Joint Program in Physics and Mathematics
ECTS:
5.0
Year:
3 and 4
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards the achievement of the learning objectives. It favors the understanding of the physics of elementary particles from a theoretical, phenomenological and experimental perspective. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as theory sessions, sessions dedicated to the discussion and resolution of problems and assignments to be done individually or in groups.

Students are expected to participate actively in the class throughout the semester.

Classroom materials will be available via telegram. These include a repository of the lecture notes used in class, as well as other course-specific learning materials.

Further information regarding the course will be provided on the first day of class.

4.2. Learning tasks

This is a 6 ECTS course organized as follows:

  • Lectures (4.5 ECTS: 45 hours). Lecture notes and a set of problems will be available for the students. At the end of each topic, some of the problems will be solved in class by the teacher and the rest will be done individually. The lecturer will also assign problems to groups of 4-5 students, which they will submit to the teacher. 
  • Assignments (1.5 ECTS: 15 hours). Different assignments during the course to be done by each student or by small groups.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Section 1. Phenomenology of high energy physics

Topic 1. Introduction to particle physics

Topic 2. Relativistic kinematics

Topic 3. Interactions of particles. Cross sections and decay widths.

Section 2. Experimental Methods

Topic 4. Detection of particles

Topic 5. Particle accelerators and detectors.

Section 3. Theory of high energy physics        

Topic 6. Classical Field Theory

Topic 7.  Free Quantum Field Theory

Topic 8. Interactions. Perturbation theory. Feynman diagrams

4.4. Course planning and calendar

Provisional course planning:

  • Weeks 1-2: topic 1
  • Weeks 3-4: topic 2
  • Weeks 4-5: topic 3
  • Weeks 6-7: topic 4
  • Weeks 7-8: topic 5
  • Week 9-10: topic 6
  • Week 11-12: topic 7
  • Week 13-14: topic 8

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course will be provided on the first day of class or please refer to the "Facultad de Ciencias" website.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=39150

 


Curso Académico: 2021/22

577 - Programa conjunto en Física-Matemáticas (FisMat)

39150 - Física de altas energías


Información del Plan Docente

Año académico:
2021/22
Asignatura:
39150 - Física de altas energías
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
577 - Programa conjunto en Física-Matemáticas (FisMat)
Créditos:
5.0
Curso:
4 y 3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

El objetivo básico de la asignatura es adquirir un entendimiento de la Física de partículas elementales desde diferentes puntos de vista. A nivel teórico entender la relación entre partículas y sus interacciones y teoría cuántica de campos relativistas. Mas en concreto teorías gauge (abelianas y no abelianas). A nivel fenomenológico identificar las características de las diferentes interacciones entre partículas y los procesos asociados. A nivel experimental comprender las diferentes formas de realizar experimentos u observaciones a nivel microscópico.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Un conocimiento básico de la física de partículas es imprescindible en la formación de un físico en el siglo XXI. Este curso complementa una introducción rápida que los alumnos ven en la asignatura de Física Nuclear y partículas.La Física de partículas es un campo ideal en el que ver como se aplican los conocimientos adquiridos en asignaturas básicas como la Física Cuántica (I y II). Los métodos teóricos más específicos de la Física de partículas (teoría cuántica de campos, relatividad especial) tienen múltiples aplicaciones en muchos otros campos de la Física.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

El objetivo de este curso es presentar una introducción teórica y fenomenológica de la física de partículas, sus interacciones y el modelo estándar.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Comprender los ingredientes esenciales en la forma moderna de entenderlas interacciones entre partículas elementales: campos, invariancia gauge, constantes de acoplo, bosones de intercambio, partículas virtuales, diagramas de Feynman, etc.

Comprender las herramientas experimentales utilizadas en física de altas energías: aceleradores, detectores y radiación cósmica.

Comprender la relevancia de las simetrías para cada tipo de interacción fundamental.

Aplicar las reglas de Feynman de QED a la dispersión electromagnética de leptones.

Conocer la teoría de Yang-Mills y los principales tests del modelo estándar.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Conocer ejemplos de procesos que se producen en una colisión de un acelerador y la forma de obtener la información relevante.

Utilizar los principios de simetría para determinar las posibles interacciones entre partículas.

Calcular diagramas de Feynman sencillos (orden arbol) y relacionarlos con la sección eficaz de un proceso.

Conocer las propiedades fundamentales de la interacción débil: alcance corto, violación de paridad, unificación con la interacción electromagnética aaltas energías.

Conocer las propiedades fundamentales de la interacción fuerte: libertad asintótica, confinamiento, ...

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La confluencia de diferentes métodos experimentales y diferentes fenómenos en los que la física de partículas juega un papel relevante proporciona una visión global del alcance que el reduccionismo tiene en nuestro entendimiento de la naturaleza.La herramienta teórica básica en la formulación del modelo estándar, la teoría cuántica de campos, tiene multiples aplicaciones mas allá del marco en el que se introduce en este curso.La comprensión de como se ha llegado a formular el modelo estándar proporciona una visión clara de como se progresa en física ayudando al estudiante a desarrollar una actitud analítica y crítica con la que atacar en general problemas abiertos mas allá del ámbito académico.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Una evaluación continuada tendrá en cuenta el trabajo personal de losestudiantes a lo largo del curso. Los estudiantes presentarán la solución de ejercicios propuestos a lo largo del curso. La evaluación (50% de la nota final) reflejará la calidad de las soluciones a los ejercicios propuestos así como la participación activa en el curso.

Al final del curso se realizará una prueba escrita con preguntasrelacionadas con los ejercicios realizados y temas tratados a lo largo del curso para evaluar el grado de adquisición de las competencias previstas. El resultado de esta prueba será un 50% de la nota final.

Superación de la asignatura mediante una prueba global única

El curso ha sido planificado para estudiantes que pueden atender regularmente a las clases impartidas a lo largo del curso y que van presentando la resolucion de ejercicios propuestos regularmente a lo largo del curso. En cualquier caso todo alumno podrá superar la asignatura medianteuna prueba global única que constará de una prueba escrita con preguntas relacionadas con los ejercicios realizados a lo largo del curso (50% de la nota final) junto con una prueba oral basada en preguntas muy generales sobre los temas tratados a lo largo del curso (50% restante de la nota final).

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

Los resultados programados en este curso incluyen el adquirir un conocimiento de la física de partículas elementales a nivel teórico, fenomenológico y experimental y sus diferentes aplicaciones. Para obtener estos resultados hemos programado una serie de actividades que incluyen clases teóricas, resolución y discusión de problemas, ejercicios a realizar por los alumnos tanto a nivel individual como en pequeños grupos. Estas actividades permitirán alcanzar al alumno el nivel de conocimiento deseado en los temas del curso y las competencias mencionadas previamente.

4.2. Actividades de aprendizaje

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios.

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases magistrales donde se presentan los temas a tratar en el curso. 

Resolución de ejercicios propuestos a nivel individual y en grupos de trabajo.

Clases interactivas de resolución de problemas.

4.3. Programa

I Conceptos previos: Partículas elementales. Cinemática relativista. Secciones eficaces y anchuras de desintegración. Breve introducción histórica.

II Métodos experimentales: Interacción de particulas con materia y detectores. Aceleradores de partículas y detección de partículas.

III Teoría clásica de campos. Simetrías. Electrodinámica y simetría gauge.

IV Teoría cuántica de campos. Diagramas de Feynman.

V Interacciones débiles. Teorías gauge no abelianas.

VI Cromodinámica cuántica.

VII Partículas, astrofísica y cosmología.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

El curso comenzará y acabará en las fechas fijadas por la Facultad de Ciencias.Clases: 4 horas por semana.Sesiones de evaluación: Se fijarán a lo largo del curso.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=39150